습식 산화 분위기에서의 산화 인듐 나노선의 합성 및 구조적 특성

Synthesis and Characterization of $In_2O_3$ Nanowires in a Wet Oxidizing Environment

습식 산화 분위기에서 vapor-solid process를 통해 금속 촉매를 사용하지 않고도 낮은 온도에서 산화 인듐나노선을 성공적으로 합성하였다. 나노선은 x-선 회절(XRD), 분산 x-선 분광 분석기(EDS)를 갖춘 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM)을 통해 분석되었다. XRD 결과는 합성된 산화 인듐 나노선이 입방정 구조를 갖는다는 것을 보여준다. 이러한 나노선들은 두 가지 형태를 갖는다. 하나는 줄기에 약 500 nm 크기의 각진 나노입자가 형성된 형태이고 다른 하나는 나노입자가 형성되지 않은 형태이다. 나노선의 길이는 수 마이크로미터 범위이고, 두께는 약 10 nm에서 250 nm 범위이다. 나노선은 결함을 포함하지 않았으며 표면에 5 nm 이하의 비정질 층을 가지고 있었다. TEM 분석 결과 대부분의 나노선의 성장 방향은 <100> 방향이었으나 나노입자를 포함한 나노선은 <110> 방향으로 자랐다는 것이 발견되었다. 이러한 성장 방향은 이전의 문헌에서 보고되지 않은 새로운 결과이다. 일반적인 성장 방향과는 다른 새로운 방향으로 나노선이 자랄 수 있었던 것은 본 연구에서 산화물 합성 시 산소의 공급원으로 사용된 습식 분위기와 비교적 낮은 온도가 원인인 것으로 생각된다. 따라서 습식 산화 분위기에서의 나노선 합성법을 다른 여러 산화물의 나노선 합성에 응용한다면 낮은 온도에서 새로운 형태 및 성장 방향을 갖는 나노선을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.

Indium oxide ($In_2O_3$) nanowires were successfully synthesized by a simple reaction in a wet oxidizing environment at low temperature without metal catalyst. The nanowires were characterized by an x-ray diffraction (XRD), a scanning electron microscopy (SEM) equipped with an energy dispersive spectrometry (EDS), and a transmission electron microscopy (TEM). It was shown that the $In_2O_3$ nanowires were two types of morphology, uniform nanowires and nanowires containing $In_2O_3$ nanoparticles in its stem. It was found that lengths of the nanowires were ranges of several micrometers and their diameters were around $10{\sim}250$ nm. The growth direction of the nanowires was investigated and their growth mechanism is also discussed.